Circulación general oceánica

Circulación general oceánica
Batimetría
Los océanos cubren el 71% de la Tierra, y tienen una profundidad promedio de 4km
Las cuencas están atravesadas por dorsales.
Una cuenca oceanica tipica comienza en la costa con la plataforma continental extendiendose hasta
una profundidad de 200 m. La plataforma puede variar en ancho desde unas decenas de metros a
miles de kilometros. La plataforma termina usualmente en forma abrupta dando lugar al talud, una
zona de gran pendiente (entre 5% y 10%). El talud conecta con el fondo marino que tiene una
pendiente tipica de 0.01 a 0.1%.
¿Por que el océano es relativamente frío?
En 1751, Henry Ellis, capitan de un barco de esclavos británico
hizo un descubrimiento sorprendente cerca de 24N: el oćeano
profundo es frío!
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¿Por qué el océano profundo es relativamente frío?
–
La solucion al problema fue encontrada por el conde
Rumford cerca de 1800: las aguas frias descienden en los
mares polares y se mueven hacia el ecuador por medio de
corrientes profundas.
Estructura básica del Océano
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Océano Superficial ( aprox. 100m)
Somero, capa superficial cálida donde la luz es abundante y
donde encontramos la mayotia de la vida marina
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Océano profundo
Frío, oscuro, en la profundidad del océano es donde
encontramos los nutirntes y el carbono.
Estructura Vertical del Océano
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Maury (1806-1873) – 1er oceanografo físico
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“The Physical Geography of the Sea”
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Recien en 1925 se realizo la primer expedicion dedicada
a la oceanografia fisica. Entre 1925 y 1927 la
expedicion alemana en el Meteor realizo mediciones de
temperatura y salinidad sobre una gran region del
Atlantico.
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Año Internacional de la Geofisica en 1957-1958 la cooperacion
entre varios paises permitio realizar medidas sobre grandes
dominios oceanicos, y no restringirse unicamente a una de las
cuencas.
El World Ocean Circulation Experiment (WOCE), operacional
desde 1985 a 1995, tuvo como finalidad medir, describir,
modelar y comprender la circulacion oceanica global. Se
realizaron muchisimos transectos midiendo temperatura y
salinidad en todos los oceanos, muchos de los cuales fueron
repetidos para determinar variaciones de largo plazo en estas
variables. Los datos estan disponibles en el sitio web
http://whpo.uscd.edu/.
Otros programas internacionales donde el estudio de los
oceanos forma parte integral fueron el TOGA (Tropical Ocean
Atmosphere Program), PIRATA y el CLIVAR (Climate
Variability) que aun estan funcionando.
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El primer satelite para investigacion oceanografica, el SEASAT, fue
lanzado en 1978 y, aunque estuvo en funcionamiento solo por un
mes, se realizaron importantes medidas de la topografia de la
superficie del mar usando altimetria con radar. Hoy dia se realizan
medidas de la altura de superficie del mar (TOPEX, ERS),
concentracion de clorofila en superficie (SeaWifs) y temperatura de
superficie del mar (AVHRR) en forma rutinaria y con cobertura global.
Estos datos estan disponibles para la comunidad, por ejemplo en
http://topex-www.jpl.nasa.gov/.
Se han dado los primeros pasos para un sistema de monitoreo
global de los oceanos. Por ejemplo, ARGO es un programa que
consiste en mas de 3000 boyas a la deriva que miden temperatura y
salinidad de 0 a 2000 m de profundidad . Esto permite, por primera
vez, el monitoreo global y continuo de temperatura, salinidad y
velocidad de las corrientes de los oceanos globales. Los datos son
transmitidos por cada boya y disponibles al publico muy rapidamente
(http://www.argo.ucsd.edu/).
Ecuación de estado
=T , s , p 
T- temperatura
s – salinidad: medida de la cantidad de sal disuelta en el
agua de mar. Promedio: ~34.5.
p – presión: a pesar de que el agua no es
completamente incompresible usualmente
= T , s 
La salinidad se mide en “practical salinity units” (psu)
o sin unidades.
ρ aumenta con la salinidad y disminuye con la temperatura
Sistema básico de corrientes
SST for a particular day
Salinidad en superficie
Dos tipos de forzantes de las corrientes
Corrientes de superficie
El sistema de corrientes superficiales esta dominado por los giros
subtropicales.
Seis grandes circuitos oceánicos
Los centros de los giros son regiones de corrientes débiles.
Corrientes intensas en: regiones ecuatoriales, bordes oestes, ACC
Características de los Giros
Verde: clorofila
Estructura vertical de temperatura
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Aguas superficiales son
mas calidas.
Existe un gran gradiente
vertical de temp entre los
500 y 1000m: termoclina
En profundidad la
temperatura de los
oceanos es casi uniforme
Capa límite oceánica
La capa
limite
oceanica
es mucho
mas profunda
en invierno
Termoclina estacional
(en latitudes medias, superpuesta
a la termoclina permanente)
Invierno → verano
Verano → invierno
Sitios de formación de aguas profundas
A pesar de que la sal representa únicamente el 3% de la masa de los
océanos, es de gran importancia pues afecta la densidad.
●En latitudes altas donde la diferencia de temperaturas entre las aguas
superficiales y las subsuperficiales es chica una pequeña adicion de sal
causa que las aguas superficiales se hundan. Dos procesos pueden
provocar este procesos de convección oceánica:
●Evaporación, que saca moléculas de agua pura, sin sal, dejando aguas
oceánicas mas saladas. Esto ocurre durante el invierno cuando masas de
aire muy frías y secas se mueven del continente hacia un océano mas
cálido, lo cual calienta el aire y absorbe humedad, provocando que las
aguas superficiales se enfríen, se hagan mas salinas y se hundan.
●La formación de hielo: el hielo se forma únicamente con moléculas de
agua dejando las sales en el agua líquida aumentando así la salinidad de
los océanos.
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Distribucion de la densidad de
superficie en el invierno del HN
Mares Labrador y Groenlandia
son sitios de formación de aguas
profundas.
Distribucion de la densidad de
superficie en el invierno del HS
Mares de Weddell y Ross son
sitios de formación de aguas profundas.
R
W
Evidencia de creacion
de masas de agua
profundas:
Distribucion de tritio en
el Atlantico Norte
El tritio entró al oceano
por causa de las pruebas
con bombas atomicas.
Se observa que en 10
años aumento la
cantidad de tritio en
aguas profundas
Muy
estratificado
inhibe
conveccion.
Mas evidencia: Distribucion de edades del agua a 3km de
profundidad. Los puntos indican donde se tomaron las medidas
(Broecker, 1985)
Carbon radiativo
es creado en la
atmosfera alta
debido a los rayos
cosmicos. Entra
al oceano a traves
de la absorcion de
CO2, y una vez
debajo de la
superficie
decae.
Sitios de formacion
de aguas profundas
muestran las
edades mas
jovenes.
Circulación termohalina
Azul – trayectoria de masas de agua en profundidad
Rojo – trayectoria de masas de agua en superficie
Circulacion somera: El agua se hunde en 30° y se mueve hacia
el ecuador a unos 200 m de profundidad. Llega a la costa
oeste, se mueve hacia el este y aflora en la región central
y este.
Gu and Philander (1997)
Corte longitudinal en el Pacifico
Corriente
Subsuperficial
equatorial
Seccion longitudinal
muestra las dos
circulaciones:
la termohalina
y la circulacion
somera.
Isotermas
Efecto dinámico de los vientos
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Bombeo de Ekman
–
Si el viento varía espacialmente el transporte
de Ekman también lo hará y habrá
convergencia/divergencia en la capa lo cual
induce movimientos verticales.
Hemisferio Norte
El bombeo de Ekman juega un papel importante en la creacion de las
Aguas Centrales de la termoclina pues bombea agua de superficie fuera
de la capa limite (Iselin 1939).
Afloramiento costero
Regiones costeras orientales mas frias por advección y afloramiento
Esquema de la circulación general oceánica
Altura media del nivel del mar
Balance energético
en el tope de la
atmósfera.
La atmósfera recibe
más radiación solar
en los trópicos y menos
en los polos.
La distribución de
energía NETA evidencia
un balance que no es por
columna atmosférica y
por lo tanto implica un
transporte.
+
-
-
¿Cuanto calor transportan los océanos?
Para mantener
el balance energético
terrestre la atmósfera y
el océano deben
transportar energía
Transporte de energia
por atm+ocn
Los océanos absorben calor preferentemente en los trópicos y pierden el
calor en latitudes altas del hemisferio norte.
Transporte de calor medio anual
Excepto en los tropicos, la atmosfera
domina el transporte de calor
¿Que componente de la circulación oceánica transporta mas calor?